テニスのホークアイのようなボール軌道分析システム（簡易版）開発

先ず一台では実現出来ません。
というのも所詮カメラは2D映像でありますので、3Dにするには最低でも2台のカメラが必要です。
ですが、テニスコートという広さとカメラの画角、ネットの存在から4台が理想かなと思います。
撮影に使うカメラもハイスピードカメラ（10万円位で沢山あります）が必須です。

では実際にかかる費用としては
撮影された画像をリアルタイムに読み出すドライバ開発、
複数の画像からボールの座標を計測してコート上に弾道を描く機能の実装、
何より一番の懸念が相当な期間の実験が必要かと思います。

たぶんメーカーが研究所を構えて開発するレベルの製品です。
ですが個人的には好きな分野の仕事なので、引き受けるなら1000万円で半年（実験除く）の工期と見積もります。

ついでに申し上げますとホークアイがどのように弾道測定を行っているのか分かりませんが
特許に引っかかる可能性もあります。。。

> パソコンの画面に表示される白い点を前の画像との差分で認識できないでしょうか？
基本的な動態の座標測定の理論はこれです。
動画もMPEGと呼ばれるフォーマットは差分の記憶を符号化した物です。
この理論を軸に、インアウト判定出来る程の精度は測定しないという前提の下、1000万円を付けました。

高さZ軸を無視する（2Dで良い）ならコート全体を見渡せる場所から一点のみでの撮影は可能です。
但し現実の座標が3Dである限り、Z軸の影響を出来るだけ受けないカメラの位置取りが重要です。

例えばコート中央から垂直に見下ろす（ファミコン時代のゲームのように）のであれば、
ボールの位置を2D座標に正確に再配置出来ますし、計算も簡単です。
ただ、そんな位置にカメラを仕掛けるのは無理だと思います。

現実的には、ある程度の高さの部分から斜め下に見下ろすような感じで（観客席など）
コートの四隅からの相対的な距離（遠近法による減衰比を計算する）で、カメラの位置をある程度計算出来ます。
（三角比sin=>撮影角度（≒撮影位置の高さ）とボール位置測定の精度は比例関係にあります。）

因みにボールの高さは無視との事なので、仮にボールの高さを常に1mと仮定して
カメラの視点からボールを結ぶ直線とコート平面の交点を求めれば、ボールの平面座標も大体近い位置が計算可能です。

以上から撮影位置と精度に制限があっても良ければ、2Dにする事で工数自体は大幅にカット出来るのですが
製品として動作保証をすべく検証工程が最も費用のかかる部分だと思っているので400万円というところでしょうか。


> 時間は多少かかっても良いのでお安くしていただければ
エンジニアは通常、開発にかかる工数（＝拘束される時間）で見積りを出す事が慣例ですので
時間がかかればかかる程、高くなります。あまりに短い工期に特急料金がかかるケースが存在するだけです。

はじめまして。
三咲デザインの田島と申します。
それほど専門ではないのですが、画像処理システムの開発なども手掛けています。

カメラ1台で出来ることは、AXESOR様がご回答のように、とても限られますので、何を画像から取得して、それをどのように指導に結び付けるのか、検討していくことが肝要と思います。
先日、ＮＨＫで錦織選手が球を打ち返す位置がマイケル・チャンの指導前後で変わったことをビデオ分析データで説明していましたが、たとえばですが、そのデータを取得するだけなら、そして、打点の位置を自動認識ではなく、手動で計測する方式とするなら、かなり低コストで実現が可能と思います。

どのようなシステムなら予算内で実現できるのか、ご相談させていただきますので、お気軽にお問い合わせください。
宜しくお願い致します。

値段についてはコメントしませんが、
具体的にはこれはどうやればよいのかという話ですと、
まあ簡単です。
要するに、画像認識技術を用いればよいのです。
顔認識や人の認識の応用です。
OpenCVを使うことで画像における特徴点や直線といった構造を認識したり、輪郭を切り取ることができます。
二枚以上の画像から3Dでデータを再現する技術はカメラ・キャリブレーションといいます。
これはカメラについて3次元正方行列分のデータがあれば可能です。
ただ、どうしても2台分のカメラが必要ですが、ボールの大きさがわかれば話は別かもしれません。

動いている物体を自動的に捕捉できるカメラであれば、Exif情報から焦点距離を出し、3次元座標を割り出せます。
打った位置は機動計算のために正確な重さや空気抵抗のデータが必要にはなるでしょうが、それらが問題でなければ
Bulletなどを用いて計算ができると思います。

本当にボールの軌道を計算する場合、精密な空気抵抗などのデータが必要ですが、
それらを揃えるのも作業に入っているかどうかが重要です。

こんにちは。
テニスは、学生時代に草試合で新聞のローカル欄に載った程度の経験があります。

さて本件ですが、現状OpenCVでも性能の面から、特にテニスのような被写体にはかなり厳しい状態かと思われます。
かなり多くの制限事項を設けて、処理（計算）速度もかなり悪い状態になるかと思われます。

したがって、おっしゃられるように、じっくりと開発しないといけないことでしょう。
このCWへ登録されている技術者の大半の方々は、業務をこなして収入を得るために行なっていらっしゃる方が
ほとんどかと推測致しますが、本件のような場合には、
A. 技術者を囲ってしまう
B. 実現不能な状態であっても支払いが発生するような作業ベースでの発注
というようなことが求められるかと思われます。
もっと突っ込んで言うと、
★OpenCV を使うなどの構想設計などをある程度固める
★その設計に基づき作業を繰り返す
というような別次元のワークがあるので、それもここCWでは別けた方が良さそうな感触があります。

取り急ぎご参考まで。

それ程他者と違ってスキル的に優れている訳ではありませんが、ありがとうございます。

（また、海外というのはもはや壁ではないですよ。
　日々とはいいませんが、お客様とビデオチャットするのが仕事の一部となっています）

本件としては、テニスについては、
★ボールが小さく
★手の中に隠れたり、
★関係のないボールが写っていたり、
★そうでなくても、100km／h以上の速度がラケットで打ったら真逆に方向を変え、
　その他多彩な動きがある中で、停止することすらあり得、画面外に出ることもあり、
と映像認識としては、とても辛い状況下の処理となることは必至です。

ただし、不可能ではないので、上手く制限事項などの条件を調整しつつ、じっくりとした
開発が、どちらかというと、研究の分野に近いような形で必要かと思います。
ご参考まで。

自分は趣味でやっている身ですが、OpenCVを用いて検出させてみたところ、誤検出だらけで、あまりうまく行きませんでした。(それでも調節次第で検出できましたが。)
かなりガウスぼかしとHough変換のパラメータ調整が必要なので、検出できているとは言いがたいのですが、
検出用のテストに使用した画像は
https://500px.com/photo/70721097/daniela-hantuchova-by-claudio-caravano
※これはクリエイティブ・コモンズライセンスの下で利用しています。
検出した画像は
http://www.dotup.org/uploda/www.dotup.org118460.jpg
ご覧の通り、誤検出が多いですが、テニスなどの球技はボールと紛らわしい色のものは周りに置けないはずであることを含めて考えれば、十分正確に発見できています。

検出した画像を変えました。
https://db.tt/53E4ninI